NATRIJEV SILIKAT (NA2SIO3): STRUKTURA, LASTNOSTI, UPORABE, TVEGANJA - KEMIJA - 2026

Natrijev silikat je anorganska spojina, sestavljena iz dveh natrijevih ionov Na ⁺ in silikatne aniona SiO ₃ ^{2 -} . Prav tako je omenjena molekula sestoji iz silicijevega dioksida SiO ₂ in natrijev oksid Na ₂ O. njegovo kemijsko formulo lahko izrazimo kot Na ₂ SiO ₃ ali Na tudi ₂ O . SiO ₂ .

Vendar pa lahko sestavek natrijevega silikata razlikujejo glede na SiO ₂ / Na ₂ razmerjem O masni ali v molih. Imenujejo ga tudi topni silikat ali vodno steklo. Lahko ga dobimo v obliki praška, velikih kosov, podobnih kristalom, ali v obliki raztopin.

Trden natrijev silikat Na ₂ SiO ₃ . Ondřej Mangl. Vir: Wikimedia Commons.

Natrijev silikat se pogosto uporablja v detergentih in milih, saj mehča vodo, zaradi česar je čiščenje učinkovitejše. Prav tako je del izdelkov, kot je krema za britje.

Je surovina za pripravo SiO ₂ silicijevega katalizatorja . Njegove raztopine se uporabljajo kot lepilo v številnih aplikacijah, od lepilnega papirja in kartona, do stekla, porcelana, ognjevzdržnih kalupov, cementa in abrazivnih plošč.

Ker gre za popolnoma negorljiv material, ga uporabljamo za izdelavo ognjevarnih tkanin, saj je ognjevarno, in kot prevleko za zaščitno opremo.

Struktura

Poenostavljena struktura polimerov v raztopinah natrijevega silikata. Benjah-bmm27. Vir: Wikimedia Commons.

Splošna formula za natrijevih silikatov je xSiO ₂ / Na ₂ O, kjer x je molarno ali masa razmerje.

Molsko razmerje pomeni število molov SiO _2, deljeno s številom molov Na ₂ O. Težko razmerje pomeni maso SiO _2, deljeno z maso Na ₂ O.

Dodajanje več alkalij (Na ₂ O) spremeni molsko ali masno razmerje.

Natrijev silikat raztopino z nizko molskim razmerjem, na primer 1/1 (1 mol SiO ₂ in 1 mol Na ₂ O) vsebuje v glavnem SiO ₄ ⁴ monomere ^- in S ₂ O ₅ ² dimeri ^{- v} poleg ionov Na ⁺ .

Raztopino z visoko molsko kot 3,3 / 1 (3,3 mol SiO ₂ za vsak mol Na ₂ O) ima visok delež polimernih vrst ali polimerov silicija in kisika.

Nomenklatura

-Natrijev silikat

-Na natrijev meta-silikat

-Topno steklo

-Slok vode (iz angleškega vodnega stekla)

-Topen silikat

Lastnosti

Fizično stanje

-Trdi v velikih kosih, podobnih modro-zelenim kristalom

- Brezbarven do bel prah

- Brezbarvne vodne raztopine.

Molekularna teža

Iz formule Na ₂ SiO ₃ : 122,063 g / mol.

Tališče

Na ₂ SiO ₃ : 1089 ° C

Gostota

Odvisno je od razmerja SiO ₂ / Na ₂ O.

Topnost

Če je v obliki velikih kosov zelenkastega stekla, je topen v vodi, če se segreje in je pod visokim pritiskom. Prašek je nekoliko bolj topen, vendar v obeh primerih topnost je odvisna od količine natrijevega ali Na ₂ O njem.

Višja vsebnost natrija (v obliki Na ₂ O) hitreje se raztopi.

pH

Njene vodne raztopine so močno alkalne.

Kemijske lastnosti

To je komercialno pripravimo na SiO ₂ / Na ₂ O razmerja z maso v območju od 1,5 do 3,3. Ko se razmerje poveča SiO ₂ , se topnost v vodi in alkalnost zmanjšata.

Z raztapljanjem trdnega silikata v vodi lahko nastanejo želatinaste ali zelo viskozne mešanice.

Natrijev silikatni prah je lahko čudovit, to je, če ima veliko količino Na ₂ O, ponavadi zlahka absorbira vodo iz okolja.

Če se pH njihovih raztopin zniža z dodajanjem kisline, nastane gel.

Druge lastnosti

Ni vnetljiv.

Pridobitev

Da dobimo natrijeve silikate, kremenčev pesek SiO ₂ stopimo z brezvodnim natrijevim karbonatom Na ₂ CO ₃ v odprti peči. Molarno razmerje peska in natrijevega karbonata se lahko komercialno razlikuje od 0,5 do 3,75.

Depoziti kremenčevega peska na območju Indije. ರವಿಮುಂ. Vir: Wikimedia Commons.

Prijave

V milih in detergentih

Natrijevi silikati so med prvimi spojinami, ki se uporabljajo v formulacijah detergentov.

Detergenti običajno vsebujejo natrijev silikat v svoji sestavi. Avtor: Karunasanghvi. Vir: Pixabay.

Natrijeve silikatne sekvestruje ioni kalcija Ca ²⁺ in magnezija Mg ²⁺ , kar odpravlja tako imenovano trdoto vode, to je njeno mehčanje. S tem tvorijo netopne oborine, zato jih uporabljamo v majhnih količinah.

Delovanje natrijevega silikata omogoča, da detergent deluje brez omenjenih ionov, ki vplivajo na postopek čiščenja.

V katalizatorjih in silikagelih

Kremeni geli se običajno pripravijo z zakisljevanjem raztopine natrijevega silikata do pH manj kot 10 ali 11. Čas, potreben za geliranje, je različen.

Silikagel. Za njegovo pripravo je potreben natrijev silikat. Sušilna sredstva. Vir: Wikimedia Commons.

Kremen lahko pripravimo z mešanjem natrijevega silikata z močno mineralno kislino. Natrijev silikat se uporablja pri izdelavi baz za katalizatorje, saj je vir kremena SiO ₂ .

Kot lepilo ali lepilo

Koncentrirane vodne raztopine natrijevega silikata se uporabljajo kot lepila in tesnilne mase. Lahko prenesejo temperature do 1100 ° C.

Glavne uporabe natrijevih silikatnih lepil so v lepilnem papirju, valoviti ali valoviti lepenki, škatlah in škatlah. Tudi za lepljenje ali aglomeriranje lesa ali za lepljenje kovin na različne vrste materialov.

Valovita ali valovita plošča je izdelana s pomočjo lepila natrijevega silikata. Avtor: Stux. Vir: Pixabay.

Uporablja se za lepljenje stekla, porcelana, keramike, tekstila, usnja itd. Za lepljenje steklenih vlaken, optičnega stekla in steklenih posod, odpornih proti udarcem.

Omogoča pripravo ognjevzdržnih cementov za izdelavo rezervoarjev, kotličkov, peči in kalupov za vlivanje kovin, pa tudi za izdelavo vodotesnih ali kislinskih malt ali cementov.

Natrijevi silikati lahko reagirajo s silicijevimi fluoridi, da nastanejo kislinski odporni cementi z majhno nagnjenostjo k krčenju in toplotno ekspanzijo, podobno kot pri jeklu.

Uporabljajo se tudi za izdelavo cementov za abrazivne diske, ki se uporabljajo za poliranje.

V tekočin za vrtanje nafte v vrtine

Natrijev silikat se že vrsto let uporablja kot kemična fugirna masa med vrtanjem nekaterih vrst tvorb z zelo veliko prepustnostjo, kot so peski.

Visoka prepustnost pomeni, da tekočino brez težav prepušča.

Dodamo ga skupaj s spojino, ki aktivira silikat in tvori polimer. Ta polimer zagotavlja trdnost, togost in zmanjšuje prepustnost v zrnatih tleh.

Ker je tla manj prepustna, tekočina ne prehaja skozi njo prosto in na ta način se v fazi vrtanja vrtine izognemo izgubi tekočine.

Vrtanje naftnih vrtin Oil_Rig_NT8.jpg: * izpeljano delo: Mudgineer (pogovori) Oil_Rig_NT.PNG: Tosakaderivativno delo: Malyszkz. Vir: Wikimedia Commons.

V različnih aplikacijah

Natrijev silikat ima tudi vrsto uporab. Nekateri so navedeni spodaj.

-V dnevnih izdelkih za nego, na primer, je sestavina kreme za britje.

- Pri čiščenju vode.

-Za beljenje tekstila, kot je volna.

-Z beljenjem papirne kaše. Na primer, za beljenje zmletega lesa se uporablja mešanica, ki med drugimi sestavinami vsebuje vodikov peroksid in natrijev silikat. Natrijev silikat se uporablja za sekvenciranje kovinskih ionov, ki pospešujejo razgradnjo peroksida.

-Za izdelavo ognjevarnih tkanin. Kot protipožarno sredstvo in kot obloga za zaščitno opremo.

-V pigmentih kremena.

-Zaznati koruzna jedrca, ki jih okužijo žuželke. Uporabljamo mešanico natrijevega silikata in vode, pri kateri okužena zrna hitro plavajo na površino.

-V elektrodepoziciji cinka.

- Za čiščenje kovin.

-V flotaciji mineralov se uporablja kot sredstvo za razprševanje blata in blata in kot čistilec mineralne površine.

-Za impregniranje lesa.

Tveganja

Natrijev silikat zaradi visoke vsebnosti alkalij močno draži kožo, oči in sluznico. Pri zaužitju je lahko strupeno in draži sluznico podobno kot raztopine sode kavstične.

Shranjevati ga je treba ločeno od močnih kislin, kovin in halogenov, kot je fluor, s katerimi burno reagira.

Reference

1. Ebnesajjad, S. (2015). Značilnosti lepilnih materialov. Topni silikati (kalijev in natrijev silikat). V priročniku Lepila in priprava površin. Pridobljeno od sciencedirect.com.
2. Fink, JK (2012). Dodatki za izgubo tekočine Natrijev metasilikat. V vodniku inženirja za nafto o kemikalijah in tekočinah iz nafte (druga izdaja). Pridobljeno od sciencedirect.com.
3. Ameriška nacionalna medicinska knjižnica. (2019). Natrijev silikat. Nacionalni center za informacije o biotehnologiji. Obnovljeno iz pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
4. Kirk-Othmer. (1984). Enciklopedija kemijske tehnologije, 3. izd., John Wiley in sinovi.
5. Maeda, K. et al. (2007). Zeoliti z ministrstvom za finance do poroznih materialov - 40- ^th obletnica Mednarodnega Zeolit konference. V študijah površinskih znanosti in katalize. Pridobljeno od sciencedirect.com.
6. Chopade, SP in Nagarajan, K. (2000). Formulacije detergenta: ionska izmenjava. V Enciklopediji znanosti o ločevanju. Pridobljeno od sciencedirect.com.
7. Garcia-Lodeiro, I. et al. (2015). Ključni uvidi v mešanico zasnove alkalijskih aktiviranih veziv na cementu. Učinek silikatov: stopnja topnosti polimerizacije silikata. V priročniku cementi, ki se aktivirajo z alkalijo, malte in betoni. Pridobljeno od sciencedirect.com.